CN209025824U - 流体驱动装置 - Google Patents

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吴宗翰
黄俊谚
王薪椉
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本实用新型提供一种流体驱动装置，包括一致动单元、一信号传导层、一压电元件及一平面单元。信号传导层包括一第一传导区及一第二传导区。压电元件包括电性隔绝的一第一电极及一第二电极，压电元件的第一电极导通于信号传导层的第一传导区，压电元件的第二电极导通于信号传导层的第二传导区。平面单元具有至少一孔。信号传导层、压电元件及平面单元分别位于致动单元的同一侧且依序堆叠。本实用新型由于用以电性连接于压电元件的第一电极与第二电极的信号传导层位于致动单元与平面单元之间，信号传导层形成在流体驱动装置的内部而具有较佳的被保护性。

Description

流体驱动装置
技术领域
本实用新型涉及一种流体驱动装置，尤其涉及一种电性连接至压电元件的信号传导层具有较佳的被保护性的流体驱动装置。
背景技术
压电泵是一种新型的流体驱动器，其无需附加驱动电机，仅通过电陶瓷的逆压电效应便能使压电振子产生变形，再依据前述变形产生泵腔的容积变化以实现流体输出，或者通过压电振子产生波动来传输流体，因此压电泵已逐渐取代传统泵而广泛地应用于电子、生医、航太、汽车以及石化等产业。
一般来说，压电泵是由压电元件以及泵体所组成，其中当通电至压电元件时，压电元件会在电场作用下径向压缩，并于其内部产生拉应力而弯曲变形。当压电元件正向弯曲时，泵体的腔室(以下称泵腔)的容积便会增大，使得泵腔内的压力减小，以令流体自入口流入泵腔。另一方面，当压电元件向反向弯曲时，泵腔的容积减小，使得泵腔内的压力增大，以令泵腔内的流体被挤压而自出口排出。目前，用来供电至压电元件的电路结构通常为多层结构，且位于泵体外部，整体体积较大且较容易受损。
实用新型内容
本实用新型提供一种流体驱动装置，其用以电性连接至压电元件的信号传导层，具有较佳的被保护性。
本实用新型的一种流体驱动装置，包括一致动单元、一信号传导层、一压电元件及一平面单元。信号传导层包括一第一传导区及一第二传导区。压电元件包括电性隔绝的一第一电极及一第二电极，压电元件的第一电极导通于信号传导层的第一传导区，压电元件的第二电极导通于信号传导层的第二传导区。平面单元具有至少一孔。信号传导层、压电元件及平面单元分别位于致动单元的同一侧且依序堆叠。
在本实用新型的一实施例中，上述的流体驱动装置还包括一传导单元，传导单元位于致动单元与压电元件之间，，传导单元是选用可挠性或软性印刷电路板(FlexiblePrinted Circuit Board，FPCB)。
在本实用新型的一实施例中，上述的流体驱动装置还包括一框体及一凸出部。致动单元包括一第一中央区及一第一周围区，框体配置于第一周围区与平面单元之间。凸出部配置于第一中央区与平面单元之间对应于孔的位置且朝向孔凸出，框体在朝向于平面单元的一表面共平面于凸出部在朝向于平面单元的一表面。
在本实用新型的一实施例中，上述的传导单元包括对应于压电元件的一第二中央区及位于第二中央区之外的一第二周围区，压电元件固定于传导单元的第二中央区，框体固定于传导单元的第二周围区。
在本实用新型的一实施例中，上述的框体固定于致动单元的第一周围区。
在本实用新型的一实施例中，上述的压电元件包括一通孔，凸出部穿过通孔。
在本实用新型的一实施例中，上述的传导单元包括对应于通孔的一开孔，凸出部穿过开孔而固定至致动单元的第一中央区。
在本实用新型的一实施例中，上述的流体驱动装置还包括一凸出部，致动单元包括一第一中央区及一第一周围区，凸出部配置于第一中央区与平面单元之间对应于孔的位置且朝向孔凸出，第一周围区的厚度大于第一中央区的厚度，第一周围区在朝向于平面单元的一表面共平面于凸出部在朝向于平面单元的一表面。
在本实用新型的一实施例中，上述的流体驱动装置，其中凸出部位于压电元件的朝向平面单元的一表面。
在本实用新型的一实施例中，上述的流体驱动装置还包括一承载件，包括一第三中央区与一第三周围区，承载件的第三中央区配置于压电元件与平面单元之间，而形成对应于孔且朝向孔凸出的一凸出部，承载件的第三周围区配置于致动单元的一第一周围区与平面单元之间。
在本实用新型的一实施例中，上述的流体驱动装置还包括一导流件，平面单元位于压电元件与导流件之间，导流件包括至少一贯孔。
基于上述，本实用新型的流体驱动装置的信号传导层、压电元件及平面单元分别位于致动单元的同一侧且依序堆叠。由于用以电性连接于压电元件的第一电极与第二电极的信号传导层位于致动单元与平面单元之间，信号传导层形成在流体驱动装置的内部而具有较佳的被保护性。
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本实用新型的第一实施例的一种流体驱动装置的示意图。
图2是图1的另一视角的示意图。
图3是图1的***示意图。
图4是图2的***示意图。
图5是图1的流体驱动装置的剖面示意图。
图6是依照本实用新型的第二实施例的一种流体驱动装置的剖面示意图。
图7是依照本实用新型的第三实施例的一种流体驱动装置的剖面示意图。
图8是依照本实用新型的第四实施例的一种流体驱动装置的剖面示意图。
图9是依照本实用新型的第五实施例的一种流体驱动装置的***示意图。
图10是图9的另一视角的示意图。
图11是图9的流体驱动装置的剖面示意图。
【符号说明】
100、100a、100b、100c、100d：流体驱动装置
110、110c：致动单元
112：第一中央区
114、114c：第一周围区
116：第一连接区
120、120b、120d：框体
130、130d：压电元件
131：通孔
132：第一面
133：第二面
134：第一电极
138：第二电极
140、140b、140d：传导单元
141：第二中央区
142：穿槽
143：第二周围区
144：开孔
145：信号传导层
146：第二导电区
147：第一导电区
148：第二传导区
149：第一传导区
150：承载件
152：第三周围区
155：凸出部
160：平面单元
162：第四中央区
163：穿槽
164：第四周围区
166：孔
170：导流件
172：第五中央区
174：第五周围区
175：凹槽
176：贯孔
178：流道
具体实施方式
图1是依照本实用新型的第一实施例的一种流体驱动装置的示意图。图2是图1的另一视角的示意图。图3是图1的***示意图。图4是图2的***示意图。图5是图1的流体驱动装置的剖面示意图。请参阅图1至图5，本实施例的流体驱动装置100包括一致动单元110、一信号传导层145、一压电元件130及一平面单元160。下面对流体驱动装置100进行详细地说明。
请参阅图3与图4，在本实施例中，致动单元110包括一第一中央区112、一第一周围区114及连接于第一中央区112及第一周围区114的多个第一连接区116。第一中央区112可相对于第一周围区114运动。此外，在本实施例中，致动单元110的材质可包括金属或合金，具有可挠曲的特性，但致动单元110的材质不以此为限制。在其他实施例中，致动单元110也可以是具有可挠性的橡胶、硅胶或是其他非金属材质。
在本实施例中，压电元件130具有相对的一第一面132(标示于图3)与一第二面133(标示于图4)，压电元件130的第一面132朝向致动单元110。在本实施例中，压电元件130包括位于第一面132且电性隔绝于彼此的一第一电极134及一第二电极138。第一电极134及第二电极138的其中一者为正极，另一者为负极。此外，在本实施例中，压电元件130的形状可为片状或任意几何外形，且压电元件130的外轮廓可为弧形、多角形、矩形、多边形等，压电元件130的形状并不以此为限制。
如图4所示，在本实施例中，信号传导层145包括电性隔绝的一第一传导区149及一第二传导区148。更明确地说，在本实施例中，流体驱动装置100还包括一传导单元140，传导单元140位于压电元件130与致动单元110之间。传导单元140是选用可挠性或软性印刷电路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。传导单元140包括由多个穿槽142围绕出且对应于压电元件130的一第二中央区141及位于第二中央区141之外的一第二周围区143。压电元件130固定于传导单元140的第二中央区141。第一传导区149与第二传导区148分别形成于传导单元140上。传导单元140上的第一传导区149与第二传导区148是互相电性隔离绝缘，不会电性连接。更明确地说，第一传导区149与第二传导区148分别延伸至传导单元140的第二中央区141而连接于位于第二中央区141的一第一导电区147与一第二导电区146。
请共同参阅图3与图4，在本实施例中，压电元件130的第一电极134(标示于图3)通过第一导电区147导通于信号传导层145的第一传导区149(标示于图4)，压电元件130的第二电极138(标示于图3)通过第二导电区146导通于信号传导层145的第二传导区148(标示于图4)。
当然，在其他实施例中，第一传导区149与第二传导区148也可以是两条一般形式的导线，也可以直接连接压电元件130的第一电极134与第二电极138，第一传导区149与第二传导区148并不一定要形成在传导单元140上。此外，第一传导区149与第二传导区148也不一定要形成在同一层，结构上不以上述为限制，只要第一传导区149与第二传导区148导通于压电元件130的第一电极134与第二电极138即可。
在本实施例中，平面单元160为一阀片，但平面单元160的形式不以此为限制。平面单元160包括三个形状为弧形的穿槽163，这些围绕出圆形的第四中央区162并区分出位于第四中央区162之外的第四周围区164。第四中央区162的位置对应于压电元件130的位置。在本实施例中，平面单元160还包括形成于第四中央区162的一孔166。在其他实施例中，平面单元160的穿槽163的数量以及形状并不以此为限制。此外，平面单元160的材质可包括金属或非导电性材质，其略具可挠性，但平面单元160的材质并不以此为限制。
值得一提的是，在本实施例中，流体驱动装置100还包括一框体120及一凸出部155。框体120配置于致动单元110的第一周围区114与平面单元160之间。更明确地说，在本实施例中，框体120固定于传导单元140的第二周围区143与平面单元160的第四周围区164之间。凸出部155配置于致动单元110的第一中央区112与平面单元160的第四中央区162之间。如图5所示，在本实施例中，凸出部155位于压电元件130的朝向平面单元160的一表面，且凸出部155朝向孔166凸出。
此外，由图5可见，在本实施例中，框体120在朝向于平面单元160的一表面共平面于凸出部155在朝向于平面单元160的一表面。如此，当流体驱动装置100组装完成之后，凸出部155可抵住平面单元160在靠近孔166处的部位，而可确保在某一个动作的时刻(例如是图5的时刻)，凸出部155抵住孔166，而使流体(未示出)不通过孔166。在本实施例中，框体120与凸出部155可以是金属、陶瓷、塑胶等材质，框体120与凸出部155的材质种类不以此为限制。
另外，如图3所示，在本实施例中，流体驱动装置100还包括一导流件170，平面单元160位于压电元件130与导流件170之间。在本实施例中，导流件170包括由三个凹槽175围绕出且对应于压电元件130的一第五中央区172、位于第五中央区172之外的一第五周围区174、贯穿导流件170的三个贯孔176及分别连通于这三个贯孔176的三个流道178。当然，导流件170的凹槽175、贯孔176与流道178的数量并不以此为限制。
在本实施例中，导流件170的第五周围区174贴附至平面单元160的第四周围区164，平面单元160的第四中央区162可相对于第四周围区1***。此外，在本实施例中，导流件170的材质可包括金属或合金，但导流件170的材质并不以此为限制。
值得一提的是，在本实施例中，具有信号传导层145的传导单元140、压电元件130及平面单元160分别位于致动单元110的同一侧且依序堆叠。换句话说，在本实施例中，具有信号传导层145的传导单元140与压电元件130会位于致动单元110与平面单元160之间。由于信号传导层145主要是形成在流体驱动装置100的内部，如此，本实施例的流体驱动装置100可对信号传导层145具有较佳的保护性。
此外，在本实施例的流体驱动装置100中，导通于压电元件130的信号传导层145被设置在位于致动单元110与压电元件130之间的单一件传导单元140上。由于信号传导层145制作在单一件传导单元140上，相较于现有的流体驱动装置具有多层的信号传导层，本实施例的流体驱动装置100也具有较小的整体厚度，组装上也较为简单方便。
下面将介绍其他形式的流体驱动装置100a、100b、100c。与前一实施例相同或相近的元件以相同或相近的符号表示，不再多加赘述，下面仅就不同实施例之间的主要差异之处进行说明。
图6是依照本实用新型的第二实施例的一种流体驱动装置的剖面示意图。请参阅图6，本实施例的流体驱动装置100a与前一实施例(如图5)的流体驱动装置100的主要差异在于，在前一实施例中，如图5所示，框体120的厚度实质上相同于压电元件130的厚度与凸出部155的厚度的总合。
如图6所示，在本实施例中，框体120的厚度实质上相同于压电元件130的厚度。此外，在本实施例中，流体驱动装置100a还包括一承载件150，承载件150包括一第三中央区与一第三周围区152。承载件150的第三中央区配置于压电元件130与平面单元160之间，而作为对应于孔166且朝向孔166凸出的凸出部155。承载件150的第三周围区152配置于致动单元110与平面单元160之间。更明确地说，承载件150的第三周围区152位于框体120与平面单元160之间。
在本实施例中，承载件150可以是金属、陶瓷、塑胶等材质，承载件150的材质种类不以此为限制。在本实施例中，承载件150的第三中央区与第三周围区152可由同一件物件来制作，可确保第三中央区的厚度与第三周围区152的厚度相同，而提供良好的平整度，且制作上也较为简单。
图7是依照本实用新型的第三实施例的一种流体驱动装置的剖面示意图。框体固定于致动单元的第一周围区。请参阅图7，本实施例的流体驱动装置100b与图5的实施例的流体驱动装置100的差异在于，在图5的实施例中，框体120所分布的区域对应于传导单元140的第二周围区143所分布的区域。也就是说，在前一实施例中，框体120是叠置于传导单元140的第二周围区143。
在本实施例中，传导单元140b的第二周围区143的外轮廓小于框体120b的内轮廓，且传导单元140b位于框体120b的范围之内。由图7可见，在本实施例中，传导单元140b的第二周围区143与框体120b分别接触于致动单元110。因此，传导单元140b的第二周围区143不交叠于框体120b。
由图7可见，在本实施例中，框体120b的厚度实质上相同于传导单元140b的厚度、压电元件130的厚度与凸出部155的厚度的总合。也就是说，框体120b在朝向于平面单元160的一表面共平面于凸出部155在朝向于平面单元160的一表面。如此，当流体驱动装置100b组装完成之后，凸出部155可抵住平面单元160在靠近孔166处的部位，而可确保在某一个动作的时刻(例如是图5的时刻)，凸出部155抵住孔166，而使流体(未示出)不通过孔166。
图8是依照本实用新型的第四实施例的一种流体驱动装置的剖面示意图。请参阅图8，本实施例的流体驱动装置100c与图7的实施例的流体驱动装置100b的差异在于，在本实施例中，致动单元110c的第一周围区114c的厚度大于第一中央区112的厚度。更明确地说，在本实施例中，致动单元110c类似于图7的致动单元110与框体120b的组合。
在本实施例中，致动单元110c的第一周围区114c在朝向于平面单元160的一表面共平面于凸出部155在朝向于平面单元160的一表面。如此，当流体驱动装置100c组装完成之后，凸出部155可抵住平面单元160在靠近孔166处的部位，而可确保在某一个动作的时刻(例如是图5的时刻)，凸出部155抵住孔166，而使流体(未示出)不通过孔166。
图9是依照本实用新型的第五实施例的一种流体驱动装置的***示意图。图10是图9的另一视角的示意图。图11是图9的流体驱动装置的剖面示意图。请参阅图9至图11，本实施例的流体驱动装置100d与图7的实施例的流体驱动装置100b的差异在于，在图7的实施例中，传导单元140b的第二中央区141不具有可以让凸出部155穿过的开孔，且压电元件不具有可以让凸出部155穿过的通孔。
如图9所示，在本实施例中，压电元件130d呈一环形，而包括一通孔131。传导单元140d包括对应于通孔131的一开孔144。凸出部155穿过压电元件130d的通孔131、传导单元140d的开孔144而固定至致动单元110的第一中央区112。
由图11可见，在本实施例中，框体120d的厚度实质上相同于凸出部155的厚度，而可由同一件物件来制作而成，制作上较为简单，且可确保框体120d的下表面齐平于凸出部155的下表面，而具有较小的公差。此外，由图11可见，在本实施例的流体驱动装置100d中，流体驱动装置100d的中央位置(例如是指图9中致动单元110的第一中央区112与平面单元160的第四中央区162之间)的部位，可说是流体驱动装置100d的主要功能区。在本实施例中，由于致动单元110的第一中央区112与平面单元160的第四中央区162之间仅由凸出部155隔开，流体驱动装置100d在中央位置的构件数量少，而使得流体驱动装置100d具有良好的精度。
综上所述，本实用新型的流体驱动装置的信号传导层、压电元件及平面单元分别位于致动单元的同一侧且依序堆叠。由于用以电性连接于压电元件的第一电极与第二电极的信号传导层位于致动单元与平面单元之间，信号传导层大部分被形成在流体驱动装置的内部而具有较佳的被保护性。此外，在一实施例中，信号传导层形成于同一层，例如是可形成于同一片传导单元，而使得流体驱动装置的元件数量较少，流体驱动装置的层数也较低，组装上也较为方便简单，整体公差也可缩减。
虽然本实用新型已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本实用新型的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (11)

1.一种流体驱动装置，其特征在于，包括：
致动单元；
信号传导层，包括第一传导区及第二传导区；
压电元件，包括电性隔绝的第一电极及第二电极，所述压电元件的所述第一电极导通于所述信号传导层的所述第一传导区，所述压电元件的所述第二电极导通于所述信号传导层的所述第二传导区；以及
平面单元，其中所述平面单元具有至少一孔，所述信号传导层、所述压电元件及所述平面单元分别位于所述致动单元的同一侧且依序堆叠。
2.根据权利要求1所述的流体驱动装置，其特征在于，还包括：
传导单元，所述传导单元位于所述致动单元与所述压电元件之间，且所述传导单元是选用可挠性或软性印刷电路板。
3.根据权利要求2所述的流体驱动装置，其特征在于，还包括：
框体，所述致动单元包括第一中央区及第一周围区，所述框体配置于所述第一周围区与所述平面单元之间；以及
凸出部，配置于所述第一中央区与所述平面单元之间对应于所述孔的位置且朝向所述孔凸出，所述框体在朝向于所述平面单元的表面共平面于所述凸出部在朝向于所述平面单元的表面。
4.根据权利要求3所述的流体驱动装置，其特征在于，所述传导单元包括对应于所述压电元件的第二中央区及位于所述第二中央区之外的第二周围区，所述压电元件固定于所述传导单元的所述第二中央区，所述框体固定于所述传导单元的所述第二周围区。
5.根据权利要求3所述的流体驱动装置，其特征在于，所述框体固定于所述致动单元的所述第一周围区。
6.根据权利要求3所述的流体驱动装置，其特征在于，所述压电元件包括通孔，所述凸出部穿过所述通孔。
7.根据权利要求6所述的流体驱动装置，其特征在于，所述传导单元包括对应于所述通孔的开孔，所述凸出部穿过所述开孔而固定至所述致动单元的所述第一中央区。
8.根据权利要求1所述的流体驱动装置，其特征在于，还包括：
凸出部，所述致动单元包括第一中央区及第一周围区，所述凸出部配置于所述第一中央区与所述平面单元之间对应于所述孔的位置且朝向所述孔凸出，所述第一周围区的厚度大于所述第一中央区的厚度，所述第一周围区在朝向于所述平面单元的表面共平面于所述凸出部在朝向于所述平面单元的表面。
9.根据权利要求3或8所述的流体驱动装置，其特征在于，所述凸出部位于所述压电元件的朝向所述平面单元的表面。
10.根据权利要求1所述的流体驱动装置，其特征在于，还包括：
承载件，包括第三中央区与第三周围区，所述承载件的所述第三中央区配置于所述压电元件与所述平面单元之间，而形成对应于所述孔且朝向所述孔凸出的凸出部，所述承载件的所述第三周围区配置于所述致动单元的第一周围区与所述平面单元之间。
11.根据权利要求1所述的流体驱动装置，其特征在于，还包括：
导流件，所述平面单元位于所述压电元件与所述导流件之间，所述导流件包括至少一贯孔。
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